[发明专利]氨基酸转运基因OsAAP1在低氮下促进水稻生长的应用

说明书

本发明公开了氨基酸转运基因OsAAP1在低氮下促进水稻生长的应用，属于植物基因工程领域。OsAAP1基因编码蛋白质的氨基酸及其cDNA序列分别如SEQ ID NO.1、2所示。本发明通过构建水稻OsAAP1基因的超表达植株，发现在低氮下提高OsAAP1基因的表达，可以使水稻根长、根数、株高、分蘖数增加，生物量、产量提高。通过构建干扰植株，发现在低氮下通过降低OsAAP1基因表达可以使水稻根长、根数、株高、分蘖数减少。因此OsAAP1基因可用于水稻在低氮下促进水稻生长，来提高水稻生物量、产量。OsAAP1基因在水稻耐受低肥或贫瘠土壤适应性方面、在减少农田化肥使用量及水稻品种改良中具有重要应用。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及氨基酸转运基因OsAAP1在低氮下促进水稻生长的应用。

背景技术

植物通过吸收土壤中的氨、硝酸根、氨基酸、可溶性肽等来获得氮素；氮的吸收和转运主要依靠铵根运输蛋白（AMT）、硝酸根运输蛋白（NRT）、氨基酸运输蛋白（AAT）、肽运输蛋白（PTR）等运输蛋白来完成（Williams L, Miller A. Transporters responsible forthe uptake and partitioning of nitrogenous solutes. Annu Rev Plant Biol andPlant Mol Biol, 2001, 52: 659-688.）。铵通过植物AMT吸收后再通过谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合酶（GOGAT）合成谷氨酰胺和谷氨酸，后者再进一步形成其它氨基酸（SonodaY, Ikeda A, Saiki S, et al. Feedback regulation of the ammonium transportergene family AMT1 by glutamine in rice. Plant Cell Physiol, 2003, 44: 1396-1402.）。植物可通过高亲和转运系统（HATS）的NRT2和低亲和转运系统（LATS）的NRT1吸收环境中的硝酸盐，由硝酸还原酶（NR）和亚硝酸还原酶（NiR）还原形成铵，再进一步形成氨基酸（Paungfoo-Lonhienne C, Lonhienne T G, Rentsch D, et al. Plants can useprotein as a nitrogen source without assistance from other organisms. PNAS,2008, 105: 4524-4529.）。

在高等植物中，AAT是一类跨膜蛋白，将氨基酸从胞外运至胞内，同时还在氨基酸远距离运输、病原反应和非生物胁迫等方面发挥着重要作用（Tegeder M. Transportersfor amino acids in plant cells: some functions and many unknowns. Curr OpinPlant Biol, 2012, 15: 1-7.）。AAT基因被分为两个超家族：APC（氨基酸、多胺和胆碱转运）超家族和AAAP（氨基酸/生长素透性酶）超家族。APC超家族分为三个亚家族：CATs（阳离子氨基酸转运蛋白）家族、ACTs（氨基酸/胆碱转运蛋白）家族和PHSs（多胺、H+协同转运蛋白）家族。AAAP超家族分为六个亚家族：AAPs（氨基酸透性酶）家族、LHTs（赖氨酸和组氨酸转运蛋白）家族、ProTs（脯氨酸转运蛋白）家族、GATs（γ-氨基酸丁酸，GABA）家族、AUXs（生长素转运蛋白）家族和ANTs（芳香族和中性氨基酸转运蛋白）家族（Fischer WN, Andre B,Rentsch D, et al. Amino acid transport in plants. Trends Plant Sci, 1998, 3:188-195.）。